(57)【要約】【課題】コイル線径およびコイルの把持本数に係わることなく、また、多種多様な電動機仕様においても、確実にかつ安定的な接続強度を確保することができるフック型端子の接続方法等を提供することを目的としている。【解決手段】フック部にコイルを把持する第一の工程と、補助電極１３によりフック部先端と端子母体部を圧接させる第二の工程と、前記第三の工程による圧接状態を保持した状態若しくは第二の工程と同時に主電極１０によりフック部本体、コイルおよび端子母体部を圧接させる第三の工程と、第二および第三の工程による圧接状態を保持した状態で少なくとも主電極１０を介してフック部、コイルおよび前記端子母体部に通電しコイルとフック型端子を接続する第四の工程からなるフック型端子の接続方法。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フック部本体とフック部先端からなるフック部と端子母体部で構成されるフック型端子と、前記フック型端子の前記フック部に把持される絶縁被膜を有するコイルに、電極により加圧した状態で電流を流し、これによる抵抗熱で各々を接続するフック型端子の接続方法において、前記フック部にコイルを把持する第一の工程と、保持具により前記フック部先端と端子母体部を圧接させる第二の工程と、前記第三の工程による圧接状態を保持した状態若しくは第二の工程と同時に主電極により前記フック部本体、前記コイルおよび前記端子母体部を圧接させる第三の工程と、第二および第三の工程による圧接状態を保持した状態で少なくとも主電極を介して前記フック部、前記コイルおよび前記端子母体部に通電しコイルとフック型端子を接続する第四の工程からなるフック型端子の接続方法。
【請求項２】
フック型端子のフック部に溶接電流を流す主電極を摺動し、加圧させる主電極摺動部と、前記主電極とともに若しくは単独で摺動し、前記フック型端子のフック部先端を少なくとも加圧させる保持具摺動部を有することを特徴とするフック型端子接続装置。
【請求項３】
フック部本体とフック部先端からなるフック部と端子母体部で構成されるフック型端子において、前記フック部先端にフック部先端を端子母体に密着させる屈曲部を設けたことを特徴とするフック型端子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の固定子巻線コイル端末の接続を始め、巻線コイルと外部配線との接続ゲートとして端子を使用する場合にコイルと端子との接続方法として広範に採用されている、絶縁被膜を有するコイルと端子を電流印加に伴う抵抗熱により絶縁被膜を剥離しながら電気的機械的に接続するフュージング工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動機の固定子巻線コイルを始めとした巻線コイル端末の接続方法は、製造工程合理化と商品のコンパクト化、低コスト化のための構造体設計の最重要課題として常に追求されてきている。
【０００３】
このような状況において電動機を含め種々の製品の端子接続方法は、樹脂製の容器にコイルを接続し容器に端子を圧入するだけで、コイルの絶縁被膜を局部剥離し電気的機械的接続を形成する端子が主流を占めるに至っている（例えば、特許文献１参照。なお、以下、当該接続方法を「端子圧入方式」といい、当該端子を「圧入端子」という。）。
【０００４】
これは、絶縁被膜の種類を問わないことと、および今日の環境問題から発した鉛フリー化の流れで、脱ハンダ工法に容易に対応可能である点が大きな要因となっている。
【０００５】
ここで、電動機等の商品側からの観点でこれらの接続について考察してみると、現在、電動機固定子等においては、電動機結線仕様に並列結線仕様が採用されており、また、巻線方法にも２本持ち巻線や２回巻線など複数本並列化による太線仕様の巻線性改善対応が必要とされている。さらに、電動機における各相のコイルの中性点形成は複数本を接続することになり、これらの巻線仕様は、当然端子に接続するコイルが複数本となる。
【０００６】
しかし、上記主流を占める端子圧入方式については、現在、圧入端子１箇所２本接続までが線径限定で保証されており、それ以上の線径、本数に対しての圧入端子１箇所処理は端子構造上困難なため、圧入端子を複数使って接続する構造を採るか、他の接続工法を選択せざるを得ない。
【０００７】
また、電動機におけるモールドモータについてはモールド内に圧入端子の接続部が包含される場合が多く、圧入端子の圧入部にモールドが浸透するため、モールド成形された後の圧優端子のコイルとの接続状態については、それぞれの信頼性評価を受ける必要がある。
【０００８】
つまり、端子圧入方式による複数本のコイル接続は、品質および仕様上種々の課題を生み出しており、製品の革新を進める上で大きな障害となっており、複数本のコイル接続方法が上記製造工程合理化と商品のコンパクト化等を実現する上で重要技術課題となっている。
【０００９】
従来このような要求に対して、同一端子で種々の線径、本数に柔軟に対応できるフュージング工法が採用されていた。
【００１０】
また、フュージング工法による接続は、一般的には金属端子を介して接続を形成されるが、特に、コイルの絶縁被膜の剥離を接続と同時に行い製造工程合理化を実現しようとするにあたっては、フュージング工法が簡便な工法として主流になっていた（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
図９に従来の１本コイルの端子フュージング工程の例を、図１０に従来の３本コイルの端子フュージング工程の例を示す。端子３０はフック部３１と端子母体部３２で構成され、またフック部３１はフック部本体３３とフック部先端３４で構成されている。
【００１２】
図９および図１０では、主電極１０と受け電極１２により加圧溶接を行い、コイル２０を端子３０のフック部３１にて固定している。フック部３１のフック部先端３４は端子母体部３２に接合される。主電極１０については電極先端１１に角度を持たせたものを使用している。通常、初期の溶接電流の流路はフック部３１を一方通行に端子母体部３２に向けて流れ、フック部３１の抵抗熱と加圧によりフック部３１が変形しフック部先端３４が端子母体部３２に接続することで、フック部先端３４からも端子母体部３２に溶接電流の流路ができ、これら２経路を経て加圧しつつ大電流を流すことでフック部３１が高温発熱してコイル２０の絶縁被膜を剥離し、フック部３１及びコイル２０が軟化して圧着される（例えば、特許文献３参照。）。
【００１３】
なお、電極先端形状については、図１１または図１２に示すように各種改善を図ることも行われていた。
【００１４】
【特許文献１】
特公昭６０−１３２６８号公報
【特許文献２】
特開平３−１１８７４７号公報
【特許文献３】
特開昭６２−１５８１０号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、フュージング工法によるフック型端子とコイルの接続においては、一般的に品質上次の３点が求められる。第一に、フック先端部と端子母体との接合による端子とコイルの接続構造体の保持、第二に、コイルを一定量変形させることで端子内での動きを封じるコイル固定維持、第三に、コイルの被膜剥離による電気的接続が重要となる。
【００１６】
フュージング工法における電極先端の角度はフック部先端を端子母体部に押し付ける効果を持たせるものであるが、この角度設定が上記溶接安定性等を確保する上で重要な要素となっており、前記設定如何によっては溶接安定性がばらつく要因となっている。
【００１７】
すなわち、前記角度を小さくした場合、コイル線径によって、具体的にはコイル線径が大きくなるにしたがい、前記溶接工程においてフック部先端が端子母体部に接続できない状況で大電流が流れることになり、フック部の電流容量を越えてしまってフック部破損という状況に至ってしまう。
【００１８】
また、角度が大きい場合は電極先端が先にフック部先端と端子母体部を押さえてしまい、電極がフック部とコイルをしっかり圧着させる推力を止めてしまうことになりコイルの固定力が発生しない。
【００１９】
よって、電極先端の角度については、線径または端子に把持するコイル本数により適度な角度を適宜選択する必要があり、工程管理が複雑となる。このことは、多種多様な電動機を生産する製造工程においては、より顕著な課題となっている。
【００２０】
また、例えば、３本コイル接続させる場合、先端角度を付けても電極先端から遠いコイル（具体的には、図１０における一番右側のコイル。）については圧着力を受け難い状況となる。また、先端角度を小さくして３コイルともに押さえようとすると、電極先端１１に近いコイル（具体的には、図１０における一番左側のコイル。）が潰れ過ぎてしまう状況となったり、フック部先端が端子母体部に接続しないためフック部破損を招くこととなる。
【００２１】
なお、上記図１１のごとき電極形状は、電極先端１１に段差を設けることでフック部先端３４を押さえる機能を発揮させようとしているが、コイル把持のためコイルの一定の変形を得ようとすると電極段差が小さくなり、フック部先端を押さえる機能が損なわれてしまう。また、図１２の電極形状は、電極先端１１に角度と平面部を設けることでフック部先端を押さえる機能を出そうとしているが、前記図１１と同様、コイル把持のためコイルの一定の変形を得ようとすると平面部領域が大きくなり、フック部先端を押さえる機能が損なわれてしまう。そして、結果的にフック部破損や、コイル把持力不足などの状況に陥ってしまう。コイル線径が大きくなるにしたがい、当該現象は顕著なものとなる。
【００２２】
さらに、上記課題を端子側で防止しようとすると、フック厚みや幅を大きくするなど製品上過度な電気容量を持つ端子材料を選定せざるを得なくなる。そして、このことは製品コストやものづくりを重たくする要因となる。
【００２３】
本願発明は、コイル線径およびコイルの把持本数に係わることなく、また、多種多様な電動機仕様においても、確実にかつ安定的な接続強度を確保することができるフュージング工法によるフック型端子の接続方法等を提供することを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、絶縁被膜を有するコイルとフック型端子をフュージング工法にて接続する方法において、保持具により端子のフック部先端を端子母体部に機械的に密着させながら端子のフック部に溶接電流を流すことで、フック部本体及びフック部先端の２経路という大電流に耐えられる電流容量をもつ流路を確保し、複数本持ちのコイルにおいても短時間での十分な絶縁被膜剥離とフック部先端圧着が得られる安定的な接続とすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本願請求項１に記載の発明は、フック部本体とフック部先端からなるフック部と端子母体部で構成されるフック型端子と、前記フック型端子の前記フック部に把持される絶縁被膜を有するコイルに、電極により加圧した状態で電流を流し、これによる抵抗熱で各々を接続するフック型端子の接続方法において、前記フック部にコイルを把持する第一の工程と、保持具により前記フック部先端と端子母体部を圧接させる第二の工程と、前記第三の工程による圧接状態を保持した状態若しくは第二の工程と同時に主電極により前記フック部本体、前記コイルおよび前記端子母体部を圧接させる第三の工程と、第二および第三の工程による圧接状態を保持した状態で少なくとも主電極を介して前記フック部、前記コイルおよび前記端子母体部に通電しコイルとフック型端子を接続する第四の工程からなるフック型端子の接続方法であり、フック部本体及びフック部先端の２経路という大電流に耐えられる電流容量をもつ流路を確保するために必要なフック部本体とフック部先端の密着性を機械的に確保することにより、複数本持ちのコイルにおいても短時間での十分な絶縁被膜剥離とフック部先端圧着を得る安定接続が実現可能となる。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、フック型端子のフック部に溶接電流を流す主電極を摺動し、加圧させる主電極摺動部と、前記主電極とともに若しくは単独で摺動し、前記フック型端子のフック部先端を少なくとも加圧させる保持具摺動部を有することを特徴とするフック型端子接続装置であり、フック部本体及びフック部先端の２経路という大電流に耐えられる電流容量をもつ流路を確保する機構を有することにより、複数本持ちのコイルにおいても短時間での十分な絶縁被膜剥離とフック先端圧着を得る安定接続が可能なフュージング装置を供給できる。
【００２７】
請求項３に記載の発明は、フック部本体とフック部先端からなるフック部と端子母体部で構成されるフック型端子において、前記フック部先端にフック部先端を端子母体に密着させる屈曲部を設けたことを特徴とするフック型端子であり、フック部先端が端子母体部に密着しやすい構造体とすることで、複数本持ちのコイルにおいてもフック部本体及びフック部先端の２経路という大電流に耐えられる電流容量をもつ流路を確保して短時間での十分な絶縁被膜剥離とフック部先端圧着を得る安定接続が実現可能となる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【００２９】
（実施例１）
図１〜図４は、本発明のフュージング各工程を示す図で、図１は第一の工程である端子仮カシメ工程を示し、端子３０にコイル２０を３本把持するとともにフック部先端３４を変形させて端子母体部３２と接触しやすい状態にしている。図２は第二の工程で、保持具の役割を持つ補助電極１３がフック部先端３４を端子母体部３２に加圧している状態を示す。図３は第三の工程で、主電極１０がフック部３１及び端子母体部３２と把持されたコイル２０を加圧している状態を示す。図４は第四の工程で、主電極１０により加圧しながら溶接電流を印加してフュージング加工を施した状態を示す。主電極１０の電極先端１１は、角度をもたない単純なフラット面で構成されている。
【００３０】
図１の第一の工程である端子仮カシメ工程において、端子３０のフック部３１に掛けられたコイル２０を仮把持するため、前記フック部３１をかしめてフック部先端３４が端子母体部３２に接触しやすいように変形させる。コイル２０が細線の場合は、容易に接触状態を維持できるところまで変形可能だが、一定のコイル線径以上のものはフック長さに一定の余裕がない限り接触状態の維持は不可能となる。
【００３１】
図２の第二の工程において、前記課題を解決してフック部本体及びフック部先端の２経路という大電流に耐えられる電流容量をもつ流路を確保するため、フック部先端と端子母体部の接触を機械的に維持できる保持具を付加する。保持具としての補助電極１３は主電極１０より先に端子３０のフック部先端３４に当たり、フック部先端３４を端子母体部３２に加圧接触させた状態を維持し２経路の流路を確保することになる。
【００３２】
なお、補助電極１３の代わりに、あらかじめフック部先端３４と端子母体部３２の接触を機械的に維持させる保持治具を前段取りで配置してもよい。
【００３３】
図３の第三の工程において主電極１０がフック部３１及びコイル２０を端子母体部３２に対し加圧しつつ、図４の第四の工程にて溶接電流を印加することでフック部３１の抵抗熱によりコイル２０の絶縁被膜を剥離させ、軟化したものを、加圧により潰しながら端子３０とコイル２０を溶着状態に至らせる。
【００３４】
また従来、主電極１０による加圧力及び電極先端１１の角度などで調整していたフュージング加工によるコイルの変形度合を、前記第四の工程にて主電極１０の推進を機械的に止めて、主電極１０と補助電極１３の最終先端相互位置に一定の段差ｆを確保することにより、加圧によりつぶされるコイルの変形量が容易に設定可能となる。ｆについては使用線径ごとに切り替えることで、最適なコイル変形量及び端子のコイルの把持力を得ることができる。
【００３５】
なお、補助電極によるフック部先端３４の押さえと主電極によるフック部本体３３の加圧が十分に確保されるのならば、第二と第三の工程は同時に行われてもいい。
【００３６】
（実施例２）
図７に本発明のフュージング電極部の詳細図を示す。また図８に前記フュージング電極部を備えたフュージング装置の正面図を示す。
【００３７】
図７において、補助電極１３は主電極１０と一体に取り付けられた補助電極摺動部１５を有し、主電極１０を摺動させる主電極摺動部１４に従動する。主電極１０より先にフック部３１のフック部先端３４に当たる位置に配置され、補助電極１３がフック部先端３４に当たると端子３０上に止まりながら主電極１０の移動に伴いスプリング１６により補助電極１３に加圧力が加えられていく構造をとっている。これによりフック部先端３４のフュージング加工における端子母体部３２との密着性を確保しながら、安定した主電極によるフック部３１への加圧、溶接電流印加が可能になる。
【００３８】
また補助電極摺動部１４に上昇端止め１７を設けることで、スプリング１６により加圧されていた補助電極１３は上昇端止め１７にて主電極１０と直結し、主電極１０の摺動が補助電極１３を介して止められることになる。この段階で主電極１０と補助電極１３相互の電極先端段差ｆ（図４参照）が保たれ、主電極はこれ以上コイル２０を加圧することができなくなる。よって初期設定で主電極１０と補助電極１３の電極最終先端相互位置に段差ｆを設定することで、主電極摺動部１４の加圧力に関係なくフュージングによるコイル２０の変形率を一定量に維持できることになる。
【００３９】
図８において、４１は前記フュージング電極部を示し、４２にフュージング電源部、４３に主電極摺動プレスを示す。
【００４０】
（実施例３）
図５および図６に、本発明の端子形状による事例を示す。フック部先端３４を端子母体部３２側に折り曲げた屈曲部を設けることにより、図６で示すように第一の工程である端子仮カシメ工程においてフック部先端３４と端子母体部３２との接触の維持が容易となり、大電流に耐えられる電流容量をもつ流路を容易に確保することができることになる。
【００４１】
また、使用予定しているコイルの最大線径を越える屈曲量ｅを加えておくことにより、実際の運用としてコイル線径に限定されずに使用できるようになる。前記屈曲量ｅにて形成されたフック部３１は、端子仮カシメ工程で端子母体部３２との接触部を支点としてフック部３１の曲げを大きく塑性領域へとることが可能となり、フック部先端３４の接触を維持する力を発生させるとともに、コイル線径に応じてフック部先端３４の折り曲げ領域が柔軟に変形することで融通性の高い端子を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上、本発明により、フック部本体及びフック部先端の２経路という大電流に耐えられる電流容量をもつ流路を確保することが可能となり、複数本持ちのコイルと端子の接続において短時間での十分な絶縁被膜剥離とフック部先端圧着を得る安定接合が簡便に実現出来る。
【００４３】
また、フック部本体及びフック部先端の２経路という大電流に耐えられる電流容量をもつ流路を確保する機構を有して、複数本持ちのコイルと端子の接続において短時間での十分な絶縁被膜剥離とフック部先端圧着を得る安定接合が可能なフュージング装置を供給できる。
【００４４】
また、フック部先端が端子本体に密着しやすい構造体を有し、複数本持ちのコイルと端子の接続において短時間での十分な絶縁被膜剥離とフック部先端圧着を得る安定接合が実現可能となる端子を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の工程を示す図
【図２】本発明の第二の工程を示す図
【図３】本発明の第三の工程を示す図
【図４】本発明の第四の工程を示す図
【図５】本発明の端子を示す図
【図６】本発明の端子にコイルを仮カシメした図
【図７】本発明のフュージング電極部の詳細図
【図８】本発明のフュージング装置の正面図
【図９】従来の１本コイルの端子フュージング工程を示す図
【図１０】従来の３本コイルの端子フュージング工程を示す図
【図１１】従来の電極先端形状例を示す図
【図１２】従来の別の電極先端形状例を示す図
【符号の説明】
１０  主電極
１１  電極先端
１２  受け電極
１３  補助電極
１４  主電極摺動部
１５  補助電極摺動部
１６  スプリング
１７  補助電極上昇端止め
２０  コイル
３０  端子
３１  フック部
３２  端子母体部
３３  フック部本体
３４  フック部先端
４１  フュージング電極部
４２  フュージング電源部
４３  主電極摺動プレス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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